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        殼牌氣化爐煤燒嘴和燒嘴罩找正方法優(yōu)化

        2023-12-31 09:34:30余孝勇
        云南化工 2023年12期
        關(guān)鍵詞:水平面拉線殼牌

        余孝勇

        (云南大為制氨有限公司,云南 沾益 655338)

        殼牌煤氣化技術(shù)是當(dāng)今世界上較為先進的現(xiàn)代潔凈煤氣化技術(shù)[1-2]。氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu),燒嘴、燒嘴罩的安裝直接影響到裝置的穩(wěn)定運行以及煤消耗。為解決這一難題,通過多次與殼牌公司溝通、交流,并結(jié)合國內(nèi)外先進經(jīng)驗,根據(jù)現(xiàn)場實際情況對燒嘴、燒嘴罩安裝的找正方法作出了優(yōu)化。

        1 殼牌氣化爐開車流程

        氣化爐用一體化燒嘴進行開車,用泵送來的柴油作燃料,在氣化爐內(nèi)與高壓氧氣燃燒,給氣化爐升溫。系統(tǒng)工作過程中一旦壓力達到設(shè)定值之后,投入第一個粉煤燒嘴,點燃煤粉,隨后退出一體化燒嘴,4個煤燒嘴[3]全部投運后轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。初期不合格的煤氣經(jīng)火炬燃燒后放空。

        2 煤燒嘴及燒嘴罩簡介

        燒嘴罩又稱保護煤燒嘴,是殼牌氣化爐的一個關(guān)鍵部件,在氣化段的高溫環(huán)境中工作,安裝在煤燒嘴頭部,防止火焰偏流是供從煤燒嘴噴出的煤/氧氣流進入氣化爐的一個水冷的、圓錐形的通道。燒嘴罩實際上是一個喇叭形的小廢熱鍋爐,環(huán)形管(共8圈)中通入冷卻水強制循環(huán)[3],生成中壓蒸汽,把熱量移走,從而達到降低燒嘴頭部溫度的作用。氣化爐膜式壁、煤燒嘴與燒嘴罩之間的裝配關(guān)系如圖1所示:

        圖1 氣化爐、燒嘴、燒嘴罩示意圖

        殼牌氣化爐設(shè)計采用4臺煤燒嘴對稱布置,1#與2#、3#與4#交叉相對,氣化爐水冷壁中心距 3183 mm,爐體中心線與煤燒嘴中心偏差4.5°,煤燒嘴偏置中心線外切爐體中心圓直徑 264 mm ,4臺煤燒嘴理想中心位置相切于圓,且在同一水平高度上。

        3 存在的問題

        2021年8月5日,系統(tǒng)停車,氣化爐停車檢修主要更換了2#、3#煤燒嘴[4];8月21日,系統(tǒng)開車,出現(xiàn)異常情況,主要表現(xiàn)為(工藝指標(biāo)):渣沫密度由2%~3%上升至5%~7%,濾餅量由30~60 t/d上升至150~200 t/d,t氨煤耗由1.26上升至1.32左右。從工藝指標(biāo)中看出,燃燒不充分。

        4 原因分析

        4.1 燒嘴頭質(zhì)量問題

        我公司燒嘴頭使用后的管理方式采用返廠維修,對燒嘴頭部組件進行更換。更換過程中因加工質(zhì)量問題,極有可能焊接形變和裝配指標(biāo)超標(biāo)。

        在2022年4月2日系統(tǒng)停車,分別對燒嘴焊接變形量及裝配尺寸進行復(fù)核,復(fù)核數(shù)據(jù)顯示,燒嘴焊接變形量及裝配尺寸在控制指標(biāo)內(nèi)。

        現(xiàn)場檢查燒嘴,并未產(chǎn)生焊接形變及裝配指標(biāo)超標(biāo),所以可以排除燒嘴頭質(zhì)量問題。

        4.2 煤粉噴射管磨損

        我公司煤粉的輸送主要采用高壓氮氣來完成,壓力 4.7 MPa,流速 7.9 m/S,在這種工況下運行,氣體推動煤粉顆粒流動的同時沖刷燒嘴噴射管內(nèi)壁,極易造成管徑增大,流速降低及偏流。

        停車后對煤粉噴射管進行測量,均在指標(biāo)范圍內(nèi),未見磨損,由此可排除磨損問題。

        4.3 燒嘴安裝質(zhì)量問題

        我公司在以往燒嘴檢修裝配過程中,通常采用的方法為(見圖2):調(diào)整煤燒嘴與燒嘴罩第八圈環(huán)管徑向間隙,在燒嘴頭部圓周0°、90°、180°、270°方位記錄,用 0.1 mm 精度的楔形塞尺進行測量,徑向誤差≤2 mm。燒嘴罩第八圈作為定位基準(zhǔn)管,中心環(huán)管在制作,組對過程中產(chǎn)生形狀誤差。

        圖2 楔形塞尺找正圖

        經(jīng)分析認(rèn)為,以上述方法可能導(dǎo)致燒嘴水平度存在偏差,4臺煤燒嘴噴射中心未在同一水平面,煤粉噴射不能在理想位置相切,個別燒嘴噴射中心極有可能向下傾斜,安裝圖見圖3。

        圖3 燒嘴安裝示意圖

        2022年4月2日系統(tǒng)停車,分別對燒嘴高差及相切圓進行測量,測量數(shù)據(jù)見表1。

        表1 燒嘴找正復(fù)核表

        通過對安裝尺寸進行復(fù)核,上下高差達 7 mm,水平偏差達 8 mm,嚴(yán)重高于設(shè)計值。由此,燒嘴安裝問題是主要原因。

        5 解決方案

        針對以上原因,重新對4個煤燒嘴進行優(yōu)化找正。第一步:對燒嘴、調(diào)整環(huán)與設(shè)備主法蘭的安裝方位進行定位標(biāo)記。第二步:抽出煤燒嘴及相關(guān)附件。第三步:以1#、2#、3#、4#燒嘴大蓋內(nèi)孔拉線找出交點,交叉點作為氣爐中心點(拉線與模具中心交叉重合點),煤燒嘴中心切線圓模板定位及固定,模板支架采用水平儀確定水平度,然后點焊固定見(見圖4)。第四步:煤燒嘴安裝找正中心點確定,用調(diào)節(jié)螺栓固定(見圖5)。第五步:在鋼平臺上劃出四根引入射線,做出四根線的切線圓水平面,切線圓的中心即為主基準(zhǔn)點(見圖6)。第六步:用紅外找正儀測繪渣口中心及激冷口中心偏差≤10 mm(測繪數(shù)據(jù)復(fù)核變形量同軸心度),鎖定主中心點。第七步:煤燒嘴預(yù)組裝,按順序安裝調(diào)整環(huán)及煤燒嘴,調(diào)整環(huán)應(yīng)按拆卸時做的方位和定位標(biāo)記回裝,然后均勻緊固螺栓。第八步:分別從四個煤燒嘴煤燒嘴噴嘴端面中心引水平入射線,采用緊固螺栓方式與拉線切線圓(標(biāo)記)點重合。第九步:四只煤燒嘴噴射中心線在燒嘴安裝基準(zhǔn)水平面所形成的切線,水平相切于以氣化爐爐膛中心為圓心的直徑為φ264 mm 的模板圓周上,且位于氣化爐內(nèi)同一高度水平面上(水平儀復(fù)查),噴射中心線與模板切線圓的切線偏差≤3 mm。第十步:煤燒嘴噴射中心線應(yīng)與安裝基準(zhǔn)水平面切線圓形成微小的向上噴射角,噴射中心線與基準(zhǔn)水平面切線圓高度偏差在0~3 mm 之間,不允許出現(xiàn)向下傾斜噴射角。第十一步:煤燒嘴噴射中心線應(yīng)與安裝基準(zhǔn)水平面切線圓形成微小的向上噴射角,噴射中心線與基準(zhǔn)水平面切線圓高度偏差在0~3 mm 之間,不允許出現(xiàn)向下傾斜噴射角。第十二步:檢查煤燒嘴和燒嘴罩對中尺寸。根據(jù)煤燒嘴相對于燒嘴罩偏差情況,緊固煤燒嘴連接法蘭螺栓調(diào)整燒嘴罩和煤燒嘴之間的間隙,調(diào)整后燒嘴罩內(nèi)側(cè)第一圈環(huán)管與煤燒嘴端部側(cè)壁的環(huán)隙,最小間隙大于 5 mm 為宜。

        圖4 模具找正拉線

        圖6 水平標(biāo)注示意圖

        采用紅外找正法,只需從燒嘴頭部煤粉噴射管內(nèi)放入專用紅外找正儀(見圖7),無需拆除任何管道,對紅外點進行標(biāo)記記錄。更換新燒嘴后,紅外點與更換前標(biāo)記的紅外點重合即可,大大縮短檢修時間。

        圖7 找正示意圖

        6 效果檢查

        優(yōu)化后偏差數(shù)據(jù)表見表2。

        表2 優(yōu)化后數(shù)據(jù)表

        從表2中看出,找正后燒嘴噴射中心基本處于同一水平面,上下高差僅為 2 mm,水平切圓偏差僅為 3 mm。

        運行消耗對比:2022年4月11日開車后,整個運行工況較好,氣化爐原煤煤耗比檢修前下降4~5 t/h,煤泥產(chǎn)量下降至50~60 t/d。渣密度由4%~5%下降至2%~3%。

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